Linux驱动开发笔记（五）——设备树（上）

内容详见《【正点原子】I.MX6U嵌入式Linux驱动开发指南》四十三章

开发板：imx6ull mini

虚拟机：VMware17

ubuntu：ubuntu20.04

一、什么是设备树

视频：第6.1讲 Linux设备树详解-什么是设备树？_哔哩哔哩_bilibili

对应《指南》43.1部分

uboot启动时需要内核zImage 和 .dtb文件，其中dtb便是由设备树文件dts(Device Tree Source)转换而来。dts文件用树形结构来描述板级信息，即开发板上的设备信息，如CPU数量、内存基地址、IIC接了哪些设备等等。

bootcmd命令中，80800000就是zImage在RAM中的存放起始地址，83000000就是设备树在RAM中的存储地址。

复制代码

tftp 80800000 zImage;tftp 83000000 imx6ull-alientek-emmc.dtb;bootz 80800000 - 83000000

没有设备树以前，设备的板级信息等都在.c文件中进行配置，最后会被编码到内核里面，又臭又长。因此引入了设备树，用一个专用的文件格式.dts来描述板级信息，将这些玩意与linux分离。

如果不同的板子有相同的信息，就可以将这部分提取出来作为一个通用文件.dtsi，其他的.dts文件直接引用就可以。

一般.dts描述板级信息，.dtsi描述SOC级信息。

二、DTS文件

视频：第6.2讲 Linux设备树详解-DTS文件以及组织形式_哔哩哔哩_bilibili

对应《指南》43.2~3部分

2.1 编译为dtb

命令：

bash 复制代码

# 进入到Linux源码根目录下
make all     # 全部编译，包括zImage、.ko文件等等
make dtbs    # 将当前内核里所有.dts文件编译为.dtb
make XXX.dtb # 将指定的dts文件编译为dtb

示例：

bash 复制代码

cd ............/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientek/
make dtbs
cd arch/arm/boot/dts/
ls *.dtb     # 此时应当可以看到一大堆的dts文件

2.2 dts语法

打开两个文件：linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientek/arch/arm/boot/dts下的imx6ull-alientek-emmc.dts和imx6ull.dtsi。

打开两个文档：(4、参考资料)中的Devicetree SpecificationV0.2.pdf和Power_ePAPR_APPROVED_v1.12.pdf

/dts-v1/;

首先在imx6ull-alientek-emmc.dts开头可以看到：

cpp 复制代码

/dts-v1/;

（解释在power_ePAPR_APPROVED_v1.12.pdf的96页：）

The /dts-v1/; shall be present to identify the file as a version 1 DTS (dts files without this tag will be treated by dtc as being in the obsolete version 0, which uses a different format for integers in addition to other small but incompatible changes).

/dts-v1/; 必须写上，将文件标识为版本1 DTS（没有此标签的DTS文件将被dtc视为过时的版本0，而旧格式在整数的表示方式等方面与版本1不兼容）

节点命名规则

（Power_ePAPR_APPROVED_v1.12.pdf 15页）

《指南》43.3.2部分

节点名完整写法为：node-name@unit-address。其中node-name为设备名，unit-address一般是外设寄存器的起始地址，但也不一定，比如下面的例子。需要具体分析。

cpp 复制代码

// imx6ull.dtsi 1096行
i2c4: i2c@021f8000 {    // i2c为name，021f8000为i2c4寄存器起始绝对地址
    ............
};

// imx6ull-alientek-emmc.dts 245行
&i2c1 {
	mag3110@0e {    
        // 这里mag3110并不是IMX6ULL的外设，而是一个IIC外设，
        // 因此0e也不是外设寄存器起始地址，而是一个IIC地址
        ............
	};
};

// imx6ull.dtsi 94行
intc: interrupt-controller@00a01000 {  
    //↑这里有个冒号，冒号前面是一个标签label，后面才是节点名
    // 这样可以通过 &label 来访问该节点，如&intc就可以访问interrupt-controller@00a01000节点
    // 比如上面的&i2c1，就可以在imx6ull.dtsi 939行找到"i2c1: i2c@021a0000"
    // &定义的节点内容如果没有则追加，如果已存在则替换，比如&i2c1里的内容就会替换原本i2c1: i2c@021a0000的内容
    ............
};

层级结构

Power_ePAPR_APPROVED_v1.12.pdf 14页

"/"表示设备树文件的根节点，每个设备树文件只有一个根节点。

imx6ull.dtsi和imx6ull-alientek-emmc.dts这两个文件都有一个"/"根节点，这两个"/"根节点的内容会合并成一个根节点。

2.3 设备树在系统中的体现

第6.4讲 Linux设备树详解-设备树在根文件系统中的体现以及添加自定义节点_哔哩哔哩_bilibili

系统启动后可以在根文件系统里看到设备树的节点信息。

内核启动时会解析设备树文件，并在/proc/device-tree目录下生成相应的设备树节点文件，存放设备树信息。cd到该路径下使用ls命令，可以看到很到诸如chosen、memory、reserved-memory、backlight等文件。

这与imx6ull-alientek-emmc.dts中的结构一致：

cat查看model的内容：

这与imx6ull-alientek-emmc.dts中model的属性一致：

cd到soc/aips-bus@02100000/i2c@021a0000下，可以看到这些文件：

但是imx6ull.dtsi的939行下只能看到：

clock-frequency、fxls8471@1e、mag3110@0e、name、printrl-0、printrl-names是从哪来的？用&追加的。在imx6ull-alientek-emmc.dts的245行可以找到：

其中还修改了status，使用cat status可以看到status被覆盖为了okay。

2.4 其他特殊节点

第6.5讲 Linux设备树详解-设备树特殊节点_哔哩哔哩_bilibili

《指南》43.6部分

2.4.1 aliases

在imx6ull.dtsi的开头可以看到：

bash 复制代码

/ {
	aliases {
		can0 = &flexcan1;
		can1 = &flexcan2;
        ............
    }；
}；

同时，/soc/下定义了flexcan1：

bash 复制代码

/ {
    soc {
        flexcan1: can@02090000{
            ......
        }
        ......
    };
    ......
};

那么，can0 = &flexcan1; 等价于 can0 = &{/soc/can@02090000}; 或 can0 = "/soc/can@02090000";

aliases节点的主要功能就是定义别名，以方便访问节点。不过一般会在节点命名的时候会加上label，然后通过&label来访问节点。

2.4.2 chosen

主要目的是将uboot里的bootargs环境变量的值传给linux内核作为命令行参数cmd line

在串口cd /proc/device-tree/chosen，可以看到bootargs、name、stdout-path三个。

但是imx6ull-alientek-emmc.dts中的chosen节点只定义了stdout-path一个：

cpp 复制代码

	chosen {
		stdout-path = &uart1;
	};

所以bootargs是从来的？(name先不管)当执行bootcmd中的bootz 80800000 - 83000000这句时，bootz层层调用，最终fdt_chosen函数读取bootargs的值并传给/chosen节点，供内核使用：

在alientek_uboot/common/fdt_common下可以找到fdt_chosen：

cpp 复制代码

int fdt_chosen(void *fdt){
	int   nodeoffset;
	int   err;
	char  *str;		/* used to set string properties */

	err = fdt_check_header(fdt);
	if (err < 0) {
		printf("fdt_chosen: %s\n", fdt_strerror(err));
		return err;
	}

	/* find or create "/chosen" node.  如果存在子节点/chosen，则返回其偏移nodeoffset，否则创建并返回nodeoffset*/
	nodeoffset = fdt_find_or_add_subnode(fdt, 0, "chosen");  // fdt为指向设备树文件的指针，0表示根节点， chosen为要查找的子节点名称
	if (nodeoffset < 0)	// 失败
		return nodeoffset;

	str = getenv("bootargs");  // 从uboot的环境变量中读取bootargs的值
	if (str) {  // 如果bootargs不为空
		err = fdt_setprop(fdt, nodeoffset, "bootargs", str,  // 通过fdt_setprop向/chosen节点添加或修改bootargs属性
				  strlen(str) + 1);
		if (err < 0) {  // 失败
			printf("WARNING: could not set bootargs %s.\n",
			       fdt_strerror(err));
			return err;
		}
	}

	return fdt_fixup_stdout(fdt, nodeoffset);
}

2.4 修改节点

2.4.1添加自定义节点

为方便查看，直接在imx6ull-alientek-emmc.dts的根节点下添加自定义节点：

cpp 复制代码

	// 自定义节点。添加到imx6ull-alientek-emmc.dts的148行
	mytestnode: mytest@0101 {

	};

bash 复制代码

# VSCODE终端
cd .../linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientek  # 到内核根目录下
make dtbs    # 编译
cp arch/arm/boot/dts/imx6ull-alientek-emmc.dtb .../tftpboot/ -f  # 复制到自己存放zImage和dtb文件的目录下，如果忘了哪个路径就用vi /etc/default/tftpd-hpa命令看看

# 串口
reboot    # 重启开发板

ls /proc/device-tree/   # 此时应当能看到mytest@0101

（打错字了↓）

2.4.2 使用&进行追加

在imx6ull-alientek-emmc.dts文件最末尾添加：

cpp 复制代码

&intc{
	mytestnode{

	};
};
// 追加给imx6ull.dtsi 94行的intc

bash 复制代码

# VSCODE终端
cd .../linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientek  # 到内核根目录下
make dtbs    # 编译
cp arch/arm/boot/dts/imx6ull-alientek-emmc.dtb .../tftpboot/ -f  # 复制到自己存放zImage和dtb文件的目录下，如果忘了哪个路径就用vi /etc/default/tftpd-hpa命令看看

# 串口
reboot    # 重启开发板

cd /proc/device-tree/interrupt-controller@00a01000/
ls        # 此时能看到mytestnode